第五章化工廠設(shè)計(jì)與安全..ppt

1、,第五章 化工廠設(shè)計(jì)與安全,一、化工廠的選址與布局 二、工藝設(shè)計(jì)與單元 三、壓力容器與設(shè)備 四、公用工程,一、化工廠的選址與布局,1、危險(xiǎn)和防護(hù)的一般考慮 2、工廠的定位問(wèn)題 3、工廠選址的安全問(wèn)題 4、工廠布局的安全問(wèn)題,1、危險(xiǎn)和防護(hù)的一般考慮,危險(xiǎn)按潛在或直接的危害分一級(jí)危險(xiǎn)和二級(jí)危險(xiǎn)。 對(duì)一級(jí)危險(xiǎn)，在正常條件下不會(huì)造成人身或財(cái)產(chǎn)的損害，只有觸發(fā)事故時(shí)才會(huì)引起損傷、火災(zāi)或爆炸。 二級(jí)危險(xiǎn)是在一級(jí)危險(xiǎn)失去控制后發(fā)展成的，會(huì)造成人身或財(cái)產(chǎn)的直接損失。,典型一級(jí)危險(xiǎn)有：,有易燃物質(zhì)存在 有熱源存在 有火源存在 有富氧存在 有壓縮物質(zhì)存在 有毒性物質(zhì)存在 人員失誤的可能性 機(jī)械故障的可能性 人員

2、、物料和車輛在廠區(qū)的流動(dòng) 由于蒸氣云降低能見度等,典型的二級(jí)危險(xiǎn)有,火災(zāi) 爆炸 游離毒性物質(zhì)的釋放 跌傷 倒塌 碰撞,第一道防護(hù)線：為了解決一級(jí)危險(xiǎn)，并防止二級(jí)危險(xiǎn)的發(fā)生。 一是把火源置于易燃物質(zhì)釋放點(diǎn)的上風(fēng)側(cè)； 二是為人員、物料和車輛提供充分的通道 第二道防護(hù)線：當(dāng)二級(jí)危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，將人身和財(cái)產(chǎn)損失降至最小程度。 一是把危險(xiǎn)區(qū)域與人員常在區(qū)域隔離開 二是在關(guān)鍵部位安放滅火器材 第三道防護(hù)線：發(fā)生人身傷害事故時(shí)，提供有效的急救和醫(yī)療設(shè)施，使受到傷害的人員得到迅速救治。,防護(hù)危險(xiǎn)的措施,2、工廠的定位問(wèn)題,化工廠定位，一般遵循以下基本原則： (1)有原料、燃料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售的良好的流通條件； (2

3、)有儲(chǔ)運(yùn)、公用工程和生活設(shè)施等方面良好的協(xié)作環(huán)境； (3)靠近水量充足，水質(zhì)優(yōu)良的水源； (4)有便利的交通條件； (5)有良好的工程地址和水文氣象條件。,工廠應(yīng)避免定位在下列地區(qū)： (1)震斷層地區(qū)和基本烈度9度以上的地震區(qū)； (2)厚度較大的III級(jí)自重濕陷性黃土地區(qū)； (3)易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山區(qū)； (4)有開采價(jià)值的礦藏地區(qū)； (5)對(duì)機(jī)場(chǎng)、電臺(tái)等使用有影響的地區(qū)； (6)國(guó)家規(guī)定的歷史文物、生物保護(hù)和風(fēng)景游覽地區(qū)； (7)城鎮(zhèn)等人口密集的地區(qū)。 需注意的是，工廠定位除考慮以上因素外，考慮的更多的是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。,工廠選址應(yīng)考慮如下方面： 隔開距離，把廠址選擇在一個(gè)孤立地區(qū)。

4、把工廠置于社區(qū)的下風(fēng)區(qū)。 工廠的高建構(gòu)筑物要留有一定的間距，防止物體砸傷行人、汽車司乘人員或臨近的設(shè)施。 工廠產(chǎn)生的廢液要經(jīng)處理后排放。 工廠的出入口要格外小心，避免嚴(yán)重的交通事故，或車輛離開高速公路沖入工廠。 建在有釋放毒性或易燃?xì)怏w的工廠的上風(fēng)側(cè)。 保證有充足的水源。最好附近有河流、湖泊，至少保證有消防管網(wǎng)。 地形方面，廠區(qū)內(nèi)不應(yīng)有低洼地，否則會(huì)形成毒性或易燃蒸氣或液體的積聚。,3、工廠選址的安全問(wèn)題,4、工廠布局的安全問(wèn)題,工廠布局是一種工廠內(nèi)部組件之間相對(duì)位置的定位問(wèn)題，其基本任務(wù)是結(jié)合廠區(qū)的內(nèi)外條件確定生產(chǎn)過(guò)程中各種機(jī)器設(shè)備的空間位置，獲得最合理的物料和人員的流動(dòng)路線。 化工廠布局普

5、遍采用留有一定間距的區(qū)塊化的方法。工廠廠區(qū)一般可劃分為以下六個(gè)區(qū)塊：工藝裝置區(qū)；罐區(qū)；公用設(shè)施 區(qū)；運(yùn)輸裝卸區(qū)；輔助生產(chǎn)區(qū)；管理區(qū)。對(duì)各個(gè)區(qū)塊均有安全要求。,加工單元可能是工廠中最危險(xiǎn)的區(qū)域。首先應(yīng)該匯集這個(gè)區(qū)域的一級(jí)危險(xiǎn)，找出毒性或易燃物質(zhì)、高溫、高壓、火源等。 加工單元應(yīng)該離開工廠邊界一定的距離，應(yīng)該是集中而不是分散的分布。過(guò)程區(qū)和主要罐區(qū)有交互危險(xiǎn)性，兩者最好保持相當(dāng)?shù)木嚯x。 過(guò)程單元除應(yīng)該集中分布外，還應(yīng)注意區(qū)域不宜太擁擠。過(guò)程單元間要隔開一定的距離。 對(duì)于過(guò)程單元本身的安全評(píng)價(jià)，比較重要的因素有：操作溫度；操作壓力；單元中物料的類型；單元中物料的量；單元中設(shè)備的類型；單元的相對(duì)投資額

6、；救火或其它緊急操作需要的空間。,工藝裝置區(qū),罐區(qū),貯罐，是需要特別重視的裝置。它是巨大的能量或毒性物質(zhì)的貯存器。 容器能夠釋放出大量的毒性或易燃性的物質(zhì)，需置于工廠的下風(fēng)區(qū)域。 貯罐應(yīng)該安置在廠內(nèi)專用區(qū)域，加強(qiáng)其作為危險(xiǎn)區(qū)的標(biāo)識(shí)，使通過(guò)的無(wú)關(guān)車輛降至最低限度。 罐區(qū)和辦公室、輔助生產(chǎn)區(qū)之間要保持足夠的安全距離。 罐區(qū)和工藝裝置區(qū)、公路間要留出有效的間距。 罐區(qū)應(yīng)設(shè)在地勢(shì)比工藝裝置區(qū)略低的區(qū)域，決不能設(shè)在高坡上。 通路問(wèn)題。每一罐體至少可以在一邊由通路到 達(dá)，最好是可以在相反的兩邊由通路到達(dá)。,公用設(shè)施區(qū),公用設(shè)施區(qū)應(yīng)該遠(yuǎn)離工藝裝置區(qū)、罐區(qū)和其他危險(xiǎn)區(qū)。 工廠布局應(yīng)該盡量減少地面管線穿越道路。

7、 鍋爐和配電應(yīng)在易燃液體設(shè)備的上風(fēng)區(qū)域。 鍋爐房和泵站應(yīng)在火災(zāi)或爆炸不會(huì)危及的地區(qū)。 管線在道路上方穿過(guò)要注意重型機(jī)械的行。 管路一定不能穿過(guò)圍堰區(qū)。 冷卻塔釋放出的煙霧會(huì)影響人的視線，冷卻塔不宜靠近鐵路、公路或其他公用設(shè)施。大型冷卻塔會(huì)產(chǎn)生很大噪聲，應(yīng)該與居民區(qū)有較大的 距離。,運(yùn)輸裝卸區(qū),良好的工廠布局不允許鐵路支線通過(guò)廠區(qū)，可以把鐵路支線規(guī)劃在工廠邊緣地區(qū)解決這個(gè)問(wèn)題。對(duì)于罐車和罐車的裝卸設(shè)施常做類似的考慮。 在裝卸臺(tái)上可能會(huì)發(fā)生毒性或易燃物的濺灑，裝卸設(shè)施應(yīng)該設(shè)置在工廠的下風(fēng)區(qū)域，最好是在邊緣地區(qū)。 原料庫(kù)、成品庫(kù)和裝卸站等機(jī)動(dòng)車輛進(jìn)出頻繁的設(shè)施，不得設(shè)在必須通過(guò)工藝裝置區(qū)和罐區(qū)的地帶

8、，與居民區(qū)、公路和鐵路要保持一定的安全距離。,輔助生產(chǎn)區(qū),維修車間和研究室要遠(yuǎn)離工藝裝置區(qū)和罐區(qū)。 維修車間是重要的火源，同時(shí)人員密集，應(yīng)該置于工廠的上風(fēng)區(qū)域。 研究室與其他管理機(jī)構(gòu)，直接連接是不恰當(dāng)?shù)摹?廢水處理裝置是工廠各處流出的毒性或易燃物匯集的終點(diǎn)，應(yīng)該置于工廠的下風(fēng)遠(yuǎn)程區(qū)域。 高溫煅燒爐的安全考慮呈現(xiàn)出矛盾。作為火源，應(yīng)將其置于工廠的上風(fēng)區(qū)，但是嚴(yán)重的操作失誤會(huì)使煅燒爐噴射出相當(dāng)量的易燃物，對(duì)此則應(yīng)將其 置于工廠的下風(fēng)區(qū)。作為折中方案，可以把鍛燒爐置于工廠的側(cè)面風(fēng)區(qū)域。與其他設(shè)施隔開一定的距離也是可行的方案。,管理區(qū),主要辦事機(jī)構(gòu)應(yīng)該設(shè)置在工廠的邊緣區(qū)域，并盡可能與工廠的危險(xiǎn)區(qū)隔離。

9、這樣做有以下理由：首先，銷售和供應(yīng)人員以及必須到工廠辦理業(yè)務(wù)的其他人員，沒(méi)有必要進(jìn)入廠區(qū)。因?yàn)檫@些人員不熟悉工廠危險(xiǎn)的性質(zhì)和區(qū)域，而他們的普通習(xí)慣如在危 險(xiǎn)區(qū)無(wú)意中吸煙，就有可能危及工廠的安全。其次，辦公室人員的密度在全廠可能是最大的，把這些人員和危險(xiǎn)分開會(huì)改善工廠的安全狀況。,二、工藝設(shè)計(jì)與單元,1、工藝流程圖 2、管線配置圖 3、過(guò)程物料的安全評(píng)價(jià) 4、過(guò)程路線的選擇 5、工藝設(shè)計(jì)安全校核 6、加工單元區(qū)域的規(guī)劃 7、單元區(qū)域的管線配置 8、單元裝置和設(shè)施的安全設(shè)計(jì),1、工藝流程圖,工藝流程圖繪制是化工廠設(shè)計(jì)初始階段的工作。這些流程圖經(jīng)過(guò)提煉和修改，最后成為繪制管線配置圖、平面圖、設(shè)備圖等

10、的基礎(chǔ)。 工藝流程圖的繪制是從基本的過(guò)程計(jì)算開始的。由于過(guò)程是高度整體化的，過(guò)程的每一步驟都影響著其他步驟的操作。所以，過(guò)程可以劃分為若干個(gè)子區(qū)間，方便的子區(qū)間劃分是： (1)反應(yīng)(決定整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué))； (2)分離，如蒸餾、吸收、吸附、液體萃取、 (3)貯存，如固體、液體和氣體物料的貯存。 工藝流程圖是描述過(guò)程的主要文件，它表示出了主要設(shè)備、主要物流路線和控制點(diǎn)。,2、管線配置圖,管線配置圖指管路儀表的線路圖，一般包括： (1)開啟、關(guān)閉、緊急和普通操作的所有過(guò)程設(shè)施 (2)施工材料的鑒定序號(hào)和鑒定人，每條管路的直徑和絕熱要求 (3)物流的方向； (4)主要過(guò)程和起始管路的識(shí)別； (5)儀

11、表、控制點(diǎn)和連鎖裝置； (6)所有設(shè)備的主要尺寸和負(fù)荷； (7)容器、反應(yīng)器的操作和設(shè)計(jì)溫度 (8)裝置的標(biāo)高； (9)釋放閥、安全膜等的設(shè)定壓力； (10)排水要求； (11)必要時(shí)要有管路配置的特殊備忘錄,3、過(guò)程物料的安全評(píng)價(jià),過(guò)程物料的選擇，應(yīng)該就物料的物性和危險(xiǎn)性進(jìn)行詳細(xì)地評(píng)估，對(duì)一切可能的過(guò)程物料做總體考慮。過(guò)程物料可以劃分為過(guò)程內(nèi)物料和過(guò)程輔助物料兩大類型。 過(guò)程內(nèi)物料是指從原料到產(chǎn)品的整個(gè)工藝流程線上的物料，如原料、催化劑、中間體、產(chǎn)物、副產(chǎn)物、溶劑、添加劑等。 過(guò)程輔助物料是指實(shí)現(xiàn)過(guò)程條件所用的物料，如傳熱流體、重復(fù)循環(huán)物、冷凍劑、滅火劑等。 在過(guò)程設(shè)計(jì)中，需要匯編出過(guò)程物料

12、的目錄，記錄下過(guò)程物料在全部過(guò) 程條件范圍內(nèi)的有關(guān)性質(zhì)資料，作為過(guò)程危險(xiǎn)評(píng)價(jià)和安全設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。,(1)一般性說(shuō)明資料 (2)基礎(chǔ)物性資料 (3)易燃性資料 (4)反應(yīng)性資料 (5)毒性資料 (6)暴露作用 (7)放射性資料,過(guò)程物料所需的典型資料如下,4、過(guò)程路線的選擇,有潛在危險(xiǎn)的過(guò)程： (1)爆炸、爆燃或強(qiáng)放熱過(guò)程； (2)有粉塵或煙霧生成的過(guò)程； (3)在物料的爆炸范圍或近區(qū)操作的過(guò)程； (4)在高溫、高壓或冷凍條件下操作的過(guò)程 (5)含有易燃物料的過(guò)程； (6)含有不穩(wěn)定化合物的過(guò)程； (7)含有高毒性物料的過(guò)程； (8)有大量貯存壓力負(fù)荷能的過(guò)程,(1)對(duì)潛在的不穩(wěn)定的反應(yīng)和副反

13、應(yīng) (2)考慮混合、反應(yīng)物和熱源的低效配置、操作故障、設(shè)計(jì)失誤、發(fā)生不需要的副反應(yīng)、熱量、反應(yīng)器失控、結(jié)垢等引起的危險(xiǎn) (3)評(píng)價(jià)副反應(yīng)是否生成毒性或爆炸性物質(zhì)，是否會(huì)有危險(xiǎn)垢層形成 (4)考察物料是否吸收空氣中的水分變潮，表面粘附形成毒性或腐蝕性液體或氣體 (5)確定雜質(zhì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)和過(guò)程混合物性質(zhì)的影響 (6)確保結(jié)構(gòu)材料彼此相容并與過(guò)程物料相容 (7)考慮過(guò)程中危險(xiǎn)物質(zhì)的積累 (8)考慮催化劑行為的各個(gè)方面,反應(yīng)過(guò)程的安全分析,有潛在危險(xiǎn)的操作,有些操作本身具有潛在危險(xiǎn)。分析和確定這些操作的危險(xiǎn)件，是過(guò)程安全評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。 常見的有潛在危險(xiǎn)的操作。 (1)易燃或毒性液體或氣體的蒸發(fā)和擴(kuò)散

14、； (2)可燃或毒性固體的粉碎和分散； (3)易燃物質(zhì)或強(qiáng)氧化劑的霧化； (4)易燃物質(zhì)和強(qiáng)氧化劑的混合； (5)危險(xiǎn)化學(xué)品與惰性組分或稀釋劑的分離 (6)不穩(wěn)定液體的溫度或壓力的升高。,間歇過(guò)程和連續(xù)過(guò)程比較,間歇和連續(xù)兩種過(guò)程方式的比較。 (1)間歇過(guò)程各操作單元之間易于隔絕，單元設(shè)備過(guò)程物料持有量較大。連續(xù)過(guò)程各操作單元連通，過(guò)程物料持有量較少。 (2)間歇過(guò)程勞動(dòng)強(qiáng)度較大，緊急情況下操作者有較多的機(jī)會(huì)介入。連續(xù)過(guò)程更多地依靠自動(dòng)控制 (3)間歇過(guò)程產(chǎn)物純度容易控制，過(guò)程物料易于識(shí)別。連續(xù)過(guò)程不穩(wěn)狀態(tài)或周期性波動(dòng)較少； (4)間歇過(guò)程有詳盡的指令和操作規(guī)程，可以減少操作失誤或設(shè)備的損壞。

15、連續(xù)過(guò)程的容器或設(shè)備很少需要清洗，不穩(wěn)態(tài)的物料輸入也較少； (5)間歇過(guò)程有較長(zhǎng)的暴露時(shí)間。在連續(xù)過(guò)程中，有潛在危險(xiǎn)的中間體無(wú)須貯存加工。,5、工藝設(shè)計(jì)安全校核,機(jī)械設(shè)計(jì)、過(guò)程和布局的微小變化都有可能出現(xiàn)預(yù)想不到的問(wèn)題。 （1）物料和反應(yīng)的安全校核。如查詢過(guò)程物料的毒性，確定過(guò)程物料在所有過(guò)程條件下的有關(guān)物性，鑒別一切可能的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)預(yù)期的和意外的化學(xué)反應(yīng)都要考慮。 （2）過(guò)程安全的總體規(guī)范。如過(guò)程的規(guī)模、類型和整體性是否恰當(dāng)。過(guò)程的放大是否正確。 （3）非正常操作的安全問(wèn)題 。如考慮偏離正常操作會(huì)發(fā)生什么情況，對(duì)于這些情況是否采取了適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。,6、加工單元區(qū)域的規(guī)劃,設(shè)備配置的直線排

16、列 試圖平衡區(qū)域規(guī)劃中互相矛盾的各種因素的多年實(shí)踐，產(chǎn)生了一種為加工工業(yè)普遍接受的區(qū)域規(guī)劃方法：?jiǎn)卧写蠖鄶?shù)塔器、筒體、換熱器、泵和主要管線成直線狹長(zhǎng)排列。 這種設(shè)備排列方法的主要特征是； (1)設(shè)備配置直線的兩邊都與廠區(qū)道路連接。這樣，在救火或其他緊急情況時(shí)，設(shè)備配置線的主要部分的兩邊都有方便的通路。連接道路可以作為阻火堤，把設(shè)備配置線與廠區(qū)其余部分隔離。,(2)鋼制框架與道路鄰接。 (3)設(shè)備配置直線上的精餾塔、熱交換器、餾出液接受器、回流筒等裝置，一般采用框架結(jié)構(gòu)平坡式布局方式。 (4)管架也設(shè)置在設(shè)備配置直線上。 (5)泵排設(shè)置在設(shè)備配置直線的旁邊，與道路鄰接。 (6)筒體、泵、裝配有

17、觀測(cè)平臺(tái)的蒸餾塔以及需要橋式吊車鋼梁導(dǎo)軌吊人的設(shè)備，按序定在設(shè)備配置線上，從而把相關(guān)的危險(xiǎn)操作集中在一起。 設(shè)備以安裝在地平面上為宜。,非直線排列設(shè)施的配置,直線排列的設(shè)備構(gòu)成了單元區(qū)域的骨架，單元的其他組件，如控制室、壓縮機(jī)、反應(yīng)器、溢流槽、加熱爐等，可以設(shè)置在直線排列的兩邊。 控制室是單元的神經(jīng)中樞，是單元中最重要的部位。最好是把控制室設(shè)置在單元的周邊區(qū)域。 把加熱爐設(shè)置在側(cè)面風(fēng)區(qū)域。應(yīng)該盡量保持加熱爐與其他危險(xiǎn)設(shè)備的適度分離。 壓縮機(jī)劇烈運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)該注意與其他危險(xiǎn)設(shè)備適當(dāng)隔離。壓縮機(jī)容易泄漏氣體，應(yīng)該置于單元的下風(fēng)區(qū)域。壓縮機(jī)或泵一般安裝在室外。 對(duì)于反應(yīng)器，主要考慮的是提供充分的空間、反

18、應(yīng)器內(nèi)件安全操作的設(shè)施以及有關(guān)的催化劑。,室內(nèi)裝置的配置,對(duì)可能釋放出毒性或易燃蒸氣的情形，設(shè)置物理屏障等方法?；鹪春鸵兹嘉镌锤綦x墻的門或開口，保持在最小數(shù)量。并與像控制中心這樣的經(jīng)常有人員的區(qū)域隔離開。 多層或階梯式建筑有本身持有的地勢(shì)問(wèn)題。易燃或毒性液體源不應(yīng)該設(shè)置在火源或人員之上。 與室外設(shè)施相比，需要更加嚴(yán)格地規(guī)范從室內(nèi)裝置撤退的通路。,7、單元區(qū)域的管線配置,管線配置的防泄漏設(shè)計(jì) 工廠化學(xué)品的主要泄漏與以下各項(xiàng)成比例 (1)管線的長(zhǎng)度； (2)排放口的數(shù)量； (3)管線的復(fù)雜性。 管線的復(fù)雜性，一般反映在連接的泵的數(shù)量以及再循環(huán)物流的數(shù)量?jī)蓚€(gè)方面。,減少管件泄漏的簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)規(guī)則如下。

19、 (1)減少分支和死角的數(shù)量。 (2)減少小排放口的數(shù)量。 (3)按照相同的規(guī)范設(shè)計(jì)小口徑的支管，和主管一樣進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)確保小的支管在交叉點(diǎn)得到加強(qiáng)，并有充分的支撐。 (4)考慮到管件或容器的熱膨脹，管線需要有一定的伸縮性。 (5)直接卸料的排放口，應(yīng)該設(shè)在操作者能夠觀察到的地方。工作系統(tǒng)對(duì)這些排放口應(yīng)該進(jìn)行定期核查和報(bào)告。,(6) 保證密封墊在最大內(nèi)壓下也能夠緊縮密封。 (7)減少真空管線(如真空蒸餾塔上的冷凝器)上的法蘭盤數(shù)量。 (8)在閥式取樣點(diǎn)應(yīng)該配置可移動(dòng)的插頭。 (9)要有充分的管道支撐，從放料或從安全閥檢驗(yàn)管道的作用力。 (10)設(shè)置管道應(yīng)該避免通過(guò)可能使其受到機(jī)械損傷的地方。

20、 (11)應(yīng)該有充分的通道、扶梯等，以免攀越管件。 (12)緊固承受高溫的大法蘭盤應(yīng)該采用高強(qiáng)度的螺栓。,軟管系統(tǒng)的配置,對(duì)于油船、罐車等的液體物料的裝卸，軟管的選擇和應(yīng)用需格外謹(jǐn)慎。應(yīng)考慮的是： (1)軟管的適用性，并結(jié)合有關(guān)軟管的標(biāo)準(zhǔn)。 (2)設(shè)置緊急狀態(tài)下迅速隔離的設(shè)施，如對(duì)于油船卸貨，在軟管的一端要設(shè)緊急隔離閥，在另一端要設(shè)止逆閥，用過(guò)流閥替代遠(yuǎn)程隔離閥等。 (3)應(yīng)該使用螺栓固定的軟管夾，不宜使用側(cè)卸式的軟管夾。 (4)軟管系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)要有充分的保護(hù)和支撐設(shè)施，不用時(shí)要防止軟管的壓破或損壞。 (5)所有高于大氣壓操作的可移動(dòng)軟管，都應(yīng)設(shè)置排空閥，以便降壓時(shí)防止軟管的折斷。,管線配置的安

21、全考慮,通常用于管道工程的橡膠支撐物不能用于設(shè)備，設(shè)備重心之下的水平連接法蘭需要用鋼性板支撐。 管件和閥門配置的簡(jiǎn)單和易于識(shí)別，是安全操作的重要因素。 對(duì)于常設(shè)的設(shè)備管線，應(yīng)該有低壓報(bào)警或高壓報(bào)警。 在設(shè)備管線上應(yīng)該安裝止逆閥，以防止管線中流體的回流。 對(duì)于泵體或設(shè)備極有可能泄漏以及大量物料從設(shè)備無(wú)限制流出的情形，應(yīng)該考慮安裝遠(yuǎn)程操作的緊急隔離閥。,8、單元裝置和設(shè)施的安全設(shè)計(jì),裝置的安全設(shè)計(jì) 兩個(gè)重要概念：故障自動(dòng)保險(xiǎn)、二次概率設(shè)計(jì)。 （1）容器的壓力釋放裝置 （2）設(shè)備或建筑物的爆炸卸荷設(shè)施 （3）儲(chǔ)罐周圍的圍墻保護(hù) （4）緊急關(guān)閉系統(tǒng) （5）過(guò)程參數(shù)高限或低限啟動(dòng)的關(guān)閉裝置 （6）報(bào)警裝

22、置,輔助工程設(shè)施安全,（1）蒸汽 （2）過(guò)程用水和鍋爐用水 （3）消防用水 （4）冷卻水 （5）壓縮氣體 （6）惰性氣體 另外，還應(yīng)考慮排水系統(tǒng)的恰當(dāng)設(shè)計(jì)是必要的，裝置的抗污染也是重要的。,三、壓力容器與設(shè)備,1、壓力容器概述 2、壓力容器設(shè)計(jì) 3、壓力容器的制造和安裝 4、壓力容器定期檢驗(yàn) 5、壓力容器安全附件 6、化工維護(hù)的必要性 7、預(yù)防維護(hù) 8、非常規(guī)運(yùn)行和有關(guān)作業(yè)的維護(hù) 9、設(shè)備的維護(hù),1、壓力容器概述,（1）壓力容器規(guī)范化 早在19世紀(jì)末就有了對(duì)鍋爐和壓力容器規(guī)范化的要求。20世紀(jì)最初的十年，發(fā)生了近一萬(wàn)起鍋爐爆炸，造成了約一萬(wàn)人的死亡和約一萬(wàn)五千人的傷殘。這些血的教訓(xùn)使人們對(duì)壓力

23、容器制造和安裝的規(guī)范化有了更清醒的認(rèn)識(shí)。,1907年，美國(guó)Massachusetts州提出了世界上第一部鍋爐制造和安裝的法規(guī)。 1911年美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)成立了一個(gè)專門委員會(huì)，后來(lái)被稱為鍋爐規(guī)范委員會(huì)。規(guī)范壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和鑒定。 在我國(guó)，原國(guó)家勞動(dòng)總局1979年頒布了氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程；1980年頒布了蒸汽鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程；1981年頒布了壓力容 器安全監(jiān)察規(guī)程。,（2）非燃火壓力容器分類,壓力容器可以粗分為蒸汽鍋爐和非燃火壓力容器兩大類型。按照工藝功能可分為四個(gè)類型。 反應(yīng)容器：主要用來(lái)完成物料的化學(xué)轉(zhuǎn)化。如反應(yīng)器、發(fā)生器、聚合釜、合成塔、變換爐等。 換熱容器：主要用來(lái)完成物料和

24、介質(zhì)問(wèn)的熱量交換。如熱交換器、冷卻器、加熱器、蒸發(fā)器、廢熱鍋爐等。 分離容器：主要用來(lái)完成物料基于熱力學(xué)或流體力學(xué)的組元或相的分離。如分離器、過(guò)濾器、蒸餾塔、吸收塔、干燥塔、萃取器等。 貯運(yùn)容器：主要用來(lái)完成流體物料的盛裝、貯存或運(yùn)輸。如貯罐、貯槽和槽車等。,壓力容器按照其設(shè)計(jì)壓力p的大小，可以劃分為低壓容器、中壓容器、高壓容器和超高壓容器四個(gè)類型。 低壓容器，0.1MPap1.6MPa； 中壓容器：1.6MPa p10 MPa 高壓容器：10 MPa p100 MPa， 超高壓容器：p100MPa。,壓力容器按照設(shè)計(jì)壓力p和容積V，結(jié)合容器的工藝功能和其中物料的危險(xiǎn)性,劃分為以下三個(gè)類型：

25、第一類容器：非易燃或無(wú)毒介質(zhì)的低壓容器；易燃或有毒介質(zhì)的低壓換熱容器和低壓分離容器。 第二類容器：pV196.2kJ劇毒介質(zhì)的低壓容器;易燃或有毒介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和低壓貯運(yùn)容器；內(nèi)徑1m的低壓廢熱鍋爐；一般介質(zhì)的中壓容器。 第三類容器： pVl96.2kJ、劇毒介質(zhì)的低壓容器；內(nèi)徑1m的低壓廢熱鍋爐；中壓廢熱鍋爐； pV490.5kJ、易燃或有毒介質(zhì)的中壓反 應(yīng)容器； pV490.5kJ 、易燃或有毒介質(zhì)的低壓貯運(yùn)容器；劇毒介質(zhì)的中壓容器；高壓或超高壓容器。,（3）結(jié)構(gòu)材料的機(jī)械性能,結(jié)構(gòu)材料在受到外力作用時(shí)，會(huì)有抵抗變形和斷裂的能力,稱為結(jié)構(gòu)材料的機(jī)械性能。主要包括強(qiáng)度、塑性、韌性、硬度等

26、。,強(qiáng)度:常用的強(qiáng)度指標(biāo)有抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、疲勞極限和屈強(qiáng)比。,抗拉強(qiáng)度是指材料在拉伸試驗(yàn)中所能承受的最大表觀應(yīng)力。 屈服強(qiáng)度又稱為屈服極限，是指材料在拉伸實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力值。 疲勞極限是指材料經(jīng)一千萬(wàn)次循環(huán)而承發(fā)生破壞的最大應(yīng)力值。 屈強(qiáng)比是指屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值。屈強(qiáng)比是表征材料機(jī)械性能的特征參數(shù)。屈強(qiáng)比越小，發(fā)生脆性破壞的可能性越小。,塑性：,塑性是指材料在外力作用下產(chǎn)生塑性形變的能力。代表塑性指標(biāo)的是延伸率和斷面收縮率。 延伸率：材料在拉伸斷裂后，總伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比。 斷面收縮率：材料在拉伸斷裂后、斷面最大縮小面積與原斷面積百分比。,韌性：又稱沖擊韌性，是指材

27、料抵抗沖擊載荷的能力。從能量觀點(diǎn)認(rèn)為材料在變形過(guò)程中，當(dāng)吸收的能量達(dá)到某一數(shù)值時(shí)便發(fā)生斷裂，利用斷裂前吸收的能量的大小來(lái)衡量材料的韌性。 硬度：是指材料抵抗硬物侵入的能力。由于測(cè)定方法不同，表示硬度指標(biāo)的方法有多種，如用金剛石壓入法，稱為洛氏硬度；用鋼球壓入法，稱為布氏硬度。 安全系數(shù)：安全系數(shù)是承壓設(shè)備設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)基本因素，是為了在設(shè)備使用期間對(duì)可能損害設(shè)備安全的各種閑素提供適當(dāng)?shù)陌踩６取?2、壓力容器設(shè)計(jì),（1）設(shè)計(jì)的一般要求 設(shè)計(jì)單位資格 國(guó)家規(guī)定凡設(shè)計(jì)鍋爐、壓力容器的專業(yè)單位，須經(jīng)主管部門和勞動(dòng)部門的審查、批準(zhǔn)。發(fā)給設(shè)計(jì)許可證書，方可承擔(dān)設(shè)計(jì)任務(wù)。 壓力容器設(shè)計(jì)，應(yīng)由設(shè)計(jì)單位技術(shù)負(fù)責(zé)

28、人批準(zhǔn)。設(shè)計(jì)圖紙上應(yīng)該有設(shè)計(jì)、校對(duì)和審批人員三級(jí)簽字。 全國(guó)性鍋爐定型設(shè)計(jì)，須經(jīng)國(guó)務(wù)院主管部門和國(guó)家勞動(dòng)人事部門審批。,壓力容器結(jié)構(gòu),壓力容器設(shè)計(jì)應(yīng)該盡可能避免應(yīng)力的集中或局部受力狀況的惡化。 能夠引起應(yīng)力集中或削弱強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)應(yīng)該互相錯(cuò)開。 用的比較多的是橢圓形封頭，盡量少采用碟形封頭。 壓力容器殼體上的開孔，如人孔、手孔和檢查孔等，一般應(yīng)為圓形、橢圓形或長(zhǎng)圓形。,材料的選用,材料的質(zhì)量和規(guī)格應(yīng)該符合國(guó)標(biāo)、部標(biāo)和有關(guān)的技術(shù)要求。 承壓元件必須采用鎮(zhèn)靜鋼，不宜采用沸騰鋼。 選用的鋼材要有良好的工藝性能，即軋制、成型、鍛造、焊接等冷熱加工件能。 低溫容器用鋼的突出問(wèn)題是低溫下的脆性破裂。,（2）設(shè)

29、計(jì)基礎(chǔ),設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度 最小板材厚度 外壓或真空 材料選擇 非壓力負(fù)荷 支架 封頭,3、壓力容器的制造和安裝,（1）壓力容器制造 為了確保壓力容器的制造質(zhì)量，國(guó)家規(guī)定凡制造鍋爐、壓力容器的專業(yè)單位，須經(jīng)主管部門和勞動(dòng)部門的審查、批準(zhǔn)，發(fā)給制造許可證書，無(wú)證單位不準(zhǔn)制造承壓設(shè)備。非專業(yè)單位若自制自用壓力容器，須辦理申請(qǐng)、審查和批準(zhǔn)手續(xù)。,（2）壓力容器安裝,鍋爐和壓力容器的專業(yè)安裝單位須經(jīng)勞動(dòng)部門審核批準(zhǔn)方可從事承壓設(shè)備的安裝工作。安裝作業(yè)必須嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家規(guī)范，按安裝規(guī)程的要求施工。安裝過(guò)程應(yīng)該對(duì)安裝質(zhì)量分段驗(yàn)收和總體驗(yàn)收。驗(yàn)收由使用單位和安裝單位共同進(jìn)行，總體驗(yàn)收應(yīng)有上級(jí)主管部門和勞動(dòng)部門

30、參加。,4、壓力容器定期檢驗(yàn),壓力容器的定期檢驗(yàn)，由當(dāng)?shù)劐仩t和壓力容器安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)授權(quán)或批準(zhǔn)的檢驗(yàn)單位進(jìn)行。從事檢驗(yàn)的人員應(yīng)經(jīng)當(dāng)?shù)貏趧?dòng)人事部門考核批準(zhǔn)。 （1）檢驗(yàn)周期 壓力容器的定期檢驗(yàn)周期，可分為外部檢查、內(nèi)外部檢驗(yàn)和全面檢驗(yàn)三個(gè)類型的周期。檢驗(yàn)周期內(nèi)使用單位根據(jù)容器的技術(shù)狀況和使用條件自行確定。但至少每年作一次外部檢查，每二年作一次內(nèi)外部檢驗(yàn)，每六年作一次全面檢驗(yàn)。,（2）檢驗(yàn)內(nèi)容,外部檢查：保溫層、防腐層及設(shè)備銘牌；容器外表面；焊縫、承壓元件及可拆連接部位；容器開孔；安全附件；緊固螺栓；設(shè)備基礎(chǔ)和管道支撐等。 內(nèi)外部檢驗(yàn)：內(nèi)外表面的腐蝕、磨損情況；應(yīng)力集中部位，有無(wú)裂紋；襯里有無(wú)突起、

31、開裂、腐蝕或其他破損；高壓容器的主要緊固螺栓應(yīng)進(jìn)行宏觀檢查并做表面探傷。 全面檢驗(yàn)：除包括內(nèi)外部檢驗(yàn)全部款項(xiàng)外，還應(yīng)該做焊縫無(wú)損探傷和耐壓試驗(yàn)。,（3）壓力試驗(yàn),壓力容器的耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)，應(yīng)在內(nèi)外部檢驗(yàn)合格后進(jìn)行。 如果壓力容器的設(shè)計(jì)壓力是p，液壓試驗(yàn)的壓力為1.25p；氣壓試驗(yàn)的壓力，低壓容器為1.20p，中壓容器為1.15p。對(duì)于高壓或超高壓容器、不采用氣壓試驗(yàn)。 耐壓試驗(yàn)后，壓力容器無(wú)泄漏、無(wú)明顯變形；要求測(cè)定殘余變形率的，容積殘變率10，或徑向殘變率0.03，即可認(rèn)為壓力容器耐壓試驗(yàn)合格。 對(duì)于氣密性試驗(yàn)，達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)壓力后保持30 min，在焊縫和連接部位涂肥皂水進(jìn)行試驗(yàn)。,

32、5、壓力容器安全附件,安全附件是承壓設(shè)備安全運(yùn)行的重要組成部分。選用安全附件應(yīng)滿足兩個(gè)基本要求：即安全附件的壓力等級(jí)和使用溫度范圍必須滿足承壓設(shè)備工作狀況的要求；制造安全附件的材質(zhì)必須適應(yīng)承壓設(shè)備內(nèi)介質(zhì)的要求。 鍋爐：安全閥、壓力表和水位計(jì)(以上必不可少)、高低水位報(bào)警器、引送風(fēng)連鎖裝置、火焰監(jiān)視器和緊急切斷閥、防爆門和排污裝置以及溫度和流量測(cè)量?jī)x表(可選)。 壓力容器：安全閥、爆破片、緊急放空閥、液位計(jì)、壓力表、單向閥、限流閥、溫度計(jì)、噴淋冷卻裝置、緊急切斷裝置、靜電消除裝置、防雷擊裝置等。,6、化工維護(hù)的必要性,設(shè)備的特點(diǎn)所決定。 過(guò)程的性質(zhì)所決定?；瘜W(xué)工業(yè)中的一些問(wèn)題，如高腐蝕速率、易燃

33、液體、毒性或有害物料是典型的、特有的。 操作情況所決定?；な鹿拾咐涗洷砻鳎S多嚴(yán)重的傷亡事故都與失誤有關(guān)。例如，把惰性或毒性氣體接入供人員呼吸的空氣管線；管路錯(cuò)連使不恰當(dāng)物料誤加至反應(yīng)器引起火災(zāi)、爆炸或毒性氣體的釋放； 總之，化學(xué)工業(yè)中的恰當(dāng)維護(hù)對(duì)安全顯得格外重要。,2、預(yù)防維護(hù),按照明確計(jì)劃的時(shí)間表檢驗(yàn)、維修和更換設(shè)備，可以防止許多事故。 預(yù)防維護(hù)實(shí)質(zhì)上指的是一個(gè)系統(tǒng)，它的功能是確定裝置或設(shè)施放障的可能頻率，在其失效前就進(jìn)行檢驗(yàn)、維修或更換。設(shè)備故障對(duì)時(shí)間的概率分布符合正態(tài)分布，所以，在故障的可能性達(dá)2或其他某個(gè)選定的數(shù)值之前就采取行動(dòng)。 預(yù)防維護(hù)對(duì)保護(hù)人身安全也有重要的作用。,3、非常

34、規(guī)運(yùn)行和有關(guān)作業(yè)的維護(hù),（1）停車和開車 停車和開車的計(jì)劃和執(zhí)行的關(guān)鍵是每一步驟都要明確責(zé)任。 運(yùn)行設(shè)備的停車應(yīng)該由操作組而非維護(hù)或其他輔助組負(fù)責(zé)。,（2）容器內(nèi)作業(yè),進(jìn)入容器需要采取嚴(yán)格的防護(hù)措施： 容器必須由操作人員徹底清洗。 所有連接管線必須斷開并進(jìn)行必要的封堵。 所有電力驅(qū)動(dòng)設(shè)施(如攪拌器等)必須在斷路開關(guān)處切斷電源。 采集空氣試樣檢驗(yàn)證明其中無(wú)易燃蒸氣，在某些情況下還需要證明其中不含有毒性或不衛(wèi)生物質(zhì)。 操作和維護(hù)監(jiān)察簽發(fā)容器進(jìn)入許可證,進(jìn)入容器的工人和觀察者必須系上安全帶和繩索。 進(jìn)入容器的工人和觀察者都需要空氣面罩和新鮮空氣的供應(yīng)，還需要身體隔離的化學(xué)品防護(hù)服裝。 在容器出口要有

35、一個(gè)觀察者，一直保持與容器內(nèi)工人的聯(lián)系。 應(yīng)該避免無(wú)撤退設(shè)施時(shí)進(jìn)入容器。 為防止一旦出現(xiàn)緊急情況無(wú)法迅速撤退，不允許工人通過(guò)擠縮進(jìn)入容器。,（3）緊急維修,完善的維護(hù)程序固然可以應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的一般情況，但是，某些特殊問(wèn)題還是難以避免地發(fā)生，需要附加的應(yīng)對(duì)計(jì)劃。比如，硫酸管道破裂，應(yīng)該事先設(shè)計(jì)好關(guān)閉、清洗和維修活動(dòng)，從容應(yīng)對(duì)這類意外事故，減少其對(duì)人員和財(cái)產(chǎn)的暴露。 意外事故維護(hù)的關(guān)鍵是，事先決定好推應(yīng)該做 什么、用什么去做，將其排成序列，一旦事故發(fā)生就按部就班地執(zhí)行和完成。 緊急維護(hù)遵循的一個(gè)原則是，如果通常維護(hù)的某個(gè)方法是不安全的，在緊急條件下應(yīng)用這個(gè)方法會(huì)加倍的不安全 。,（4）切割、焊接和其他

36、動(dòng)火作業(yè),建立減少由于熱加工和動(dòng)火作業(yè)引起的火險(xiǎn)的特殊程序： 無(wú)操作監(jiān)察負(fù)責(zé)簽發(fā)的氣割許可證或熱加工許可證，不得在標(biāo)明焊接車間和規(guī)定焊接區(qū)以外進(jìn)行焊接或氣割作業(yè)。 進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)，人員必須訓(xùn)練有素，能夠?qū)χ車兹嘉锪线M(jìn)行分折和防護(hù)、能夠滅火相處理意外事故。 所有氣割和焊接人員應(yīng)該能在自身工作中防火急救。,4、設(shè)備的維護(hù),（1）設(shè)備的試壓 儀表測(cè)定無(wú)法完全取代定期的液壓試驗(yàn)。 通常試驗(yàn)的壓力是正常工作壓力的1.5倍。 液壓試驗(yàn)一般是用水進(jìn)行。 管道和非極需維護(hù)的設(shè)備無(wú)需進(jìn)行液壓試驗(yàn)。,（2）化學(xué)污染設(shè)備的處理,離開操作區(qū)的所有設(shè)備都應(yīng)該是清潔的。 所有設(shè)備一旦停止運(yùn)行就應(yīng)該立即貼上有關(guān)化學(xué)品污染狀況的標(biāo)志。 在許多情況下，設(shè)備拆卸之前就清除設(shè)備的污染是不現(xiàn)實(shí)的。 應(yīng)該特別注意預(yù)防管道和閥門排出夾在其中的物料，這可能會(huì)成為危險(xiǎn)的爆炸源。 動(dòng)火區(qū)的管道有可能被加熱。 玻璃制品和其他廢料必須分別處理。 如果詳細(xì)考慮還會(huì)發(fā)現(xiàn)其他一些具體問(wèn)題。,（3）設(shè)備作業(yè)維護(hù),事先關(guān)閉或切斷動(dòng)力源后，人員才能在電力或機(jī)械驅(qū)動(dòng)的設(shè)備上作業(yè)。為實(shí)現(xiàn)上述要求，可以鎖定電開關(guān)于“關(guān)”的位置；切斷電力或機(jī)械馬達(dá)；拆卸皮帶傳動(dòng)裝置；鎖定主推進(jìn)器的料閥于“關(guān)”的位置；停止活塞、曲柄或飛